Vékony{0}}falú titánötvözet alkatrészek megmunkálási deformáció-szabályozó technológiájának elemzése

A vékonyfalú-titánötvözet alkatrészek általában 0,5–3 mm falvastagságú precíziós szerkezeti részekre vonatkoznak, amelyek szerkezeti merevsége gyenge, és nagy a kontúrpontossági követelmény. Viszont,titánötvözetekalacsony hővezető képességgel, alacsony rugalmassági modulussal és nagy vágási ellenállással rendelkezik. Az erő hatására deformálódni hajlamos vékony-falú szerkezetek gyenge merevségével együtt olyan problémák léphetnek fel, mint a rugalmas visszarugaszkodás, a vetemedés, csavarodás és a mérettűrés-kilépése- a CNC marás és eszterga során. Ezek a problémák régóta sújtják az ipart gyenge megmunkálási pontossági garanciával, alacsony késztermék-hozammal és instabil tételkonzisztenciával.

 

 

1.Anyag és szerkezet megmunkálási nehézségei

A titánötvözetek gyenge hővezetést, alacsony rugalmassági modulust és erős -felépült élhajlamot mutatnak magas hőmérsékleten, ami vágási vibrációhoz és a munkadarab visszaugrásához vezet a megmunkálás során. A vékony-falú alkatrészek alacsony merevséggel rendelkeznek, és vágási terhelés hatására mikro-deformációra hajlamosak. A maradó feszültség a kovácsolt és hengerelt nyersdarabokban az anyag eltávolításával újra eloszlik, ami a részek elhajlását eredményezi, és nagy kihívás elé állítja a precíziós megmunkálást.

 

2.A magdeformációs mechanizmusok osztályozása

• Vágóerő által kiváltott mechanikai alakváltozás: A vékony falak vágási terhelés hatására meghajlanak, és a terhelés eltávolítása utáni visszarugózások mérethibákat okoznak, amelyek általában vékony lemezeken és oldalfalakon láthatók.
• Vágási hő okozta termikus deformáció: Az egyenetlen helyi hőtágulás és összehúzódás hőfeszültséget generál, ami általános szerkezeti torzulást vált ki.
• A maradó feszültség felszabadulása miatti alakváltozás: A kezdeti üres feszültség és a megmunkálási feszültség egymásra hatása megszakítja a feszültségi egyensúlyt az anyag levágásával, ami az alkatrész globális deformációjához vezet.
• Befogási feszültség deformációja: A nem megfelelő befogási pozíciók vagy a túlzott szorítóerő összenyomja a munkadarabot, és a befogás kioldása után visszarugaszodik.

 

 

• Nyers feszültség homogenizálása: A titánötvözetből készült nyersdarabokat magas{0}}hőmérsékleten öregítik a feszültség enyhítésére. A nagy-precíziós repülőgép-alkatrészek esetében az alacsony hőmérsékletű és a vibrációs öregítés kombinált kezelését alkalmazzák.
• Nem{0}}egyenletes megmunkálási ráhagyás szabályozása: A Rayleigh-modell alapján differenciált ráhagyáseloszlás a Ritz kiegyensúlyozza a forgácsolási terhelést és elnyomja a vékony-fal deformációját.
• Nyersanyag-alakítási előkezelés: A lapokat kiegyenlítik és polírozzák, hogy kiküszöböljék a felületi hibákat, biztosítsák a nullapont pontosságát és csökkentsék a megmunkálási deformációt.

 

 

1.Vágási paraméterek optimalizálása

A réteges vágást a vékony{0}}falú titánötvözet alkatrészekhez alkalmazzák. A simításhoz kis vágási mélységet és nagy orsósebességet választanak: a radiális vágási mélység nem több, mint a szerszám átmérőjének 5%-a, az egyetlen axiális vágási mélység pedig 0,1 mm és 0,3 mm között van. A közepes orsósebességet nagyolásnál az anyagleválasztásnál, míg a nagy orsófordulatszámot és az alacsony előtolási sebességet a simításnál alkalmazzák. Az egész folyamat során mászómarást alkalmaznak, hogy csökkentsék a munkakeményedést és a deformációt.

 

2.Vágószerszámok és szerszámpályák optimalizálása

Kiválasztott keményfém vágószerszámok nagy dőlésszöggel és változtatható csavarvonalszöggel. Trochoidális marást és spirális beszúrást alkalmaznak, szimmetrikus réteges szerszámpályákkal belülről kifelé megmunkálva. Ez kiegyensúlyozza a feszültségoldást, megakadályozza az alkatrész meghajlását és stabilizálja a vágóerőt.

 

3.A hűtési és kenési technológia korszerűsítése

A Minimum Quantity Lubrication (MQL) az elárasztó hűtést helyettesíti a vágási hőmérséklet hatékony csökkentése és a termikus deformáció visszaszorítása érdekében. Az ultra-precíziós alkatrészek esetében a kriogén hideglevegős hűtés hozzáigazítható a hőterhelés további szabályozásához.

 

 

• A befogási sémák optimalizálása: Kövesse az egyenletesen elosztott több-pontos rögzítés és az alacsony szorítóerő elvét. A szorítóerő meghatározása szimulációs tesztekkel történik; a rögzítési pontok merev zónákon vannak elrendezve, hogy elkerüljék a vékony-falterületeket és megakadályozzák az extrudálási deformációt.
• Segédtámaszok hozzáadása: Kitöltőszerszámokat vagy tüskéket alkalmaznak a felfüggesztett vékony{0}}falszerkezetekre a merevség fokozása és a hajlítási rezgések elnyomása érdekében. A támasztékokat és a bilincseket csak a munkadarab lehűlése és a feszültség stabilizálódása után szabad kioldani a visszaugrás elkerülése érdekében.
• A rögzítés pontosságának javítása: Biztosítsa a pozicionáló felületek nagy pontosságát, hogy szoros illeszkedést érjen el a szerszámok és a munkadarabok között, kiküszöbölve a hézagok okozta egyenetlen feszültséget.

 

 

1.Az inter-operációs stresszoldó folyamat

Szegmentált folyamatok alkalmazása: durva megmunkálás → feszültségmentesítés → fél{0}}simítás → másodlagos feszültségmentesítés → simítás. A 0,3–0,5 mm-es megmunkálási ráhagyás durva megmunkálás után az alacsony-hőmérsékletű feszültségmentesítéshez van fenntartva, a másodlagos öregítés pedig a fél-megmunkálás után történik a feszültség homogenizálása és a simítás során bekövetkező deformáció csökkentése érdekében.

 

2.Dinamikus alakváltozás-előrejelző és kompenzációs technológia

Szimulációs modelleket használnak a megmunkálási deformáció előrejelzésére, és genetikai algoritmusokat alkalmaznak a szerszámpályák optimalizálására a rugalmas és termikus deformáció kompenzálására. A valós idejű folyamatszabályozás online felügyelettel valósul meg, amely a koordináta mérőgép (CMM) ellenőrzésén keresztüli folyamatos iterációval kombinálva történik. A méretdeformáció 0,005 mm-en belül szabályozható, a kritikus méretek esetén a CPK folyamatképességi index nagyobb vagy egyenlő, mint 1,33.

 

 

A Ruihang, mint a titántermékek közvetlen gyártója, optimális minőségű alapanyagokat szállít a precíziós alkatrészek gyártásához. Ha bármilyen vásárlási igénye van, forduljon hozzánk bizalommal e-mailben:Sam.Rui@bjrh-titanium.com